一种绿色环保的合成酰胺键的方法技术

本发明专利技术提供一种绿色环保的合成酰胺键的方法，该方法用芳基肼类化合物在氧气的氧化下，与钯催化剂通过氧化脱肼形成C‑Pd键，然后与一氧化碳气体发生插羰基反应形成酰基钯物种，一级或二级胺作为亲核试剂进攻羰基钯后，再通过还原消除得到最后的产物酰胺。本发明专利技术实现了钯催化的芳基肼类化合物的胺羰基化反应，以常压CO为羰基源来合成酰胺，其副产物为环境友好的氮气和水。本发明专利技术的方法具有新颖、环保、高效的特点，有很大的潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过渡金属催化的芳基肼氧化插羰基反应，尤其涉及一种绿色环保的合成酰胺键的方法。
技术介绍
酰胺键是蛋白质的基本化学键，蛋白质的合成过程就是反复形成酰胺键的过程。酰胺键也是有机化学中最基本的化学键之一，除了蛋白质之外，它还广泛存在于有机小分子、多肽、药物及聚合物高分子材料中，与人们的生命活动和日常生活息息相关。酰胺可由羧酸和胺发生脱水缩合而成，但这一看似简单的反应在常温下却很难发生，通常要加强热至高温或者借助于偶联试剂才能形成酰胺。传统的酰胺化学合成方法一般是采用偶联试剂将羧酸活化，通过活化的羧酸和胺发生缩合反应而完成的，或者是把羧酸转化成反应活性较高的酰氯或者酸酐后再与胺缩合反应。但是这些反应都要用到等当量或者大大过量的缩合试剂，产生了大量的化学废物。而酰胺键的形成又是有机合成中的一个重要反应，约四分之一的上市药物中含有酰胺键，大约16％的有机反应涉及到酰胺键的形成。因此，如何高效、温和、高原子经济性地形成酰胺键已经成为有机化学的一个重要挑战。早在上世纪70年代，2010年诺贝尔化学奖得主、美国化学家Heck就发现了卤代芳烃在过渡金属钯的催化下，可以发生胺羰基化反应形成酰胺。但这一反应会产生化学计量的含卤素化学废物，对环境保护带来了很大的压力，同时也造成了很大的浪费。虽然后来化学家们对于这一反应进行了进一步的优化，卤代芳烃的卤素可以被磺酸酯、膦酸酯等替代，但是反应一般还是要用到高温高压的反应条件和产生化学计量的化学废物，而且经常会有双羰基化的副产物产生。所以这一反应还有待于进一步优化和提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种绿色环保的合成酰胺键的方法，相比现有的合成方法，本专利技术的方法可以不使用偶联试剂，也不需要活化的羧酸类衍生物，只用易得的化工产品芳基肼、一氧化碳、氧气和胺即可在常压下通过钯催化的氧化胺羰基化反应，即可高选择性地制备芳甲酰胺。本专利技术是用芳基肼类化合物在氧气的氧化下，与钯催化剂通过氧化脱肼形成C-Pd键，然后与一氧化碳气体发生插羰基反应形成酰基钯物种，一级或二级胺作为亲核试剂进攻羰基钯后，最后进行还原消除即可得到酰胺产物。本专利技术是这样实现的，在常压O2与CO混合气体氛围下，Pd(OAc)2作为催化剂，PPh3做配体，二甲亚砜和1,4-二氧六环的混合物作为溶剂，芳基肼类化合物与胺在80～120℃的温度下反应得到芳甲酰胺类产物。因芳基肼类化合物取用不方便，所以用芳基肼的盐酸盐与碳酸钠组合取代芳基肼类化合物参与反应，反应通式如下：其中：式中1表示芳基肼盐酸盐，式中2表示胺，式中3表示酰胺类产物。上述制备方法的具体步骤为：1)在干净的反应管中0.2～0.8mmol的芳基盐酸盐、0.2mmolNa2CO3，再加入1～10mol％的催化剂Pd(OAc)2、10～60mol％的配体PPh3，在常压CO和O2的氛围下加入0.2mmol胺及二甲亚砜和1,4-二氧六环的混合物溶剂，在80～120℃下搅拌反应12～48h，TLC点板检测；2)反应结束后，反应液通过3～5次萃取，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的酰胺类产物。上述制备方法中，胺和芳基肼类化合物的摩尔比为1:1～1:4，最佳为1:2。上述制备方法中，所用氧气作为氧化剂，O2与CO的体积比为1:1～1:3，最佳为1:3。上述制备方法中，所用的溶剂为二甲亚砜和1,4-二氧六环的混合物，其比例范围为1:1～1:10，最佳为1:10。上述制备方法中，反应温度为80～120℃，最佳为100℃。上述制备方法中，反应时间为12～48小时。上述制备方法中，其中R为吸电子基或供电子基，如-Me、-OMe、-F，-Cl；R1为烷基(如-Me、-Et，-Bn)或H；R2为烷基，如-Me、-Et，-Bn。本专利技术的有益效果是：本专利技术实现了钯催化的芳基肼类化合物的胺羰基化反应，以常压CO为羰基源来合成酰胺，其副产物为环境友好的氮气和水。本专利技术的方法具有新颖、环保、高效的特点，有很大的潜在应用价值。具体实施方式下面结合实施例1～11来详细说明本专利技术所具有的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本专利技术的实质，但不能对本专利技术的实施和保护范围构成任何限定。实例11)在干净的25mL反应管中加入0.4mmol的盐酸苯肼和Pd(OAc)3(3mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常压CO:O2＝3：1的氛围下注入吗啡啉(0.2mmol)及混合溶剂(二甲亚砜和1,4-二氧六环比例为1:10的混合物)在100℃下反应12h，TLC点板检测。2)反应结束后，反应液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的酰胺类化合物，黄色液体，收率76％。以下是产物的结构式及核磁、红外、质谱实验数据：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.45-7.36(m,5H),3.77-3.46(m,8H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ170.5,135.3,129.9,128.6,127.1,66.9(2C),48.1,42.5.IR(KBr)2962,1636,1428,1017,842,710cm-1.HRMS(ESI-TOF)calcdforC11H13NNaO2(M+Na+)214.0844,found214.0849.实例21)在干净的25mL反应管中加入0.6mmol的间甲基苯肼盐酸盐和Pd(OAc)3(1mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常压CO:O2＝3：1的氛围下注入吗啡啉(0.2mmol)及混合溶剂(二甲亚砜和1,4-二氧六环比例为1:9的混合物)，在110℃下反应48h，TLC点板检测；2)反应结束后，反应液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的酰胺类化合物，黄色液体，收率79％。以下是产物的结构式及核磁、红外、质谱实验数据：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.31-7.16(m,4H),3.73-3.45(m,8H),2.37(s,3H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ170.6,138.5,135.5,130.6,128.4,127.7,124.0,66.9(2C),48.2,42.4,21.4.IR(KBr)2961,1634,1434,1027,825,744cm-1.HRMS(ESI-TOF)calcdforC12H15NNaO2(M+Na+)228.1000,found228.0999.实例31)在干净的25mL反应管中加入0.8mmol的4-叔丁基苯肼盐酸盐和Pd(OAc)3(2mol％)、PPh3(20mol％)、Na2CO3(0.2mmol)，在常压CO:O2＝1：1的氛围下注入吗啡啉(0.2mmol)及混合溶剂(二甲亚砜和1,4-二氧六环比例为1:9的混合物)，在80℃下反应12h，TLC点板检测；2)反应结束后，反应液加2mL水，再用EA萃取3～5次，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的酰胺类化合物，黄色固体，收率90％。以下是产物的结构式及核磁、红外、质谱实验数据：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.42(d,J＝8.3Hz,2H),7.34(d,J＝8.3Hz,2H),3.69-3.51(m,8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色环保的合成酰胺键的方法，包括以下步骤：1)在干净的反应管中加入0.2～0.8mmol芳基肼盐酸盐和0.2mmol Na2CO3或者在干净的反应管中加入0.2～0.8mmol芳基肼类化合物，再加入1～10mol％的催化剂Pd(OAc)2、10～60mol％的配体PPh3，在常压CO和O2的氛围下加入0.2mmol胺及二甲亚砜和1,4‑二氧六环的混合物溶剂，在温度为80～120℃下搅拌反应12～48h，TLC点板检测；2)反应结束后，反应液通过3～5次萃取，有机层浓缩并经过柱层析得到酰胺类产物。

【技术特征摘要】
1.一种绿色环保的合成酰胺键的方法，包括以下步骤：1)在干净的反应管中加入0.2～0.8mmol芳基肼盐酸盐和0.2mmolNa2CO3或者在干净的反应管中加入0.2～0.8mmol芳基肼类化合物，再加入1～10mol％的催化剂Pd(OAc)2、10～60mol％的配体PPh3，在常压CO和O2的氛围下加入0.2mmol胺及二甲亚砜和1,4-二氧六环的混合物溶剂，在温度为80～120℃下搅拌反应12～48h，TLC点板检测；2)反应结束后，反应液通过3～5次萃取，有机层浓缩并经过柱层析得到酰胺类产物。2.根据权利要求1所述的绿色环保的合成酰胺键的方法，其特征在于：所述的胺与芳基肼盐酸盐或芳基肼类化合物的投料比为1:1～1:4。3.根据权利要求1所述的绿色环保...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军锋，王涛，袁淋，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36